BYD chce podnieść standard chłodzenia baterii na wyższy poziom: ich nowy patent umożliwia bezpośrednie zanurzenie ich w płynie.

BYD nadal poszukuje nowych sposobów zarządzania temperaturą swoich systemów przechowywania energii, a jedna z jego najnowszych patentów proponuje rozwiązanie znacznie bardziej radykalne niż obecnie używane systemy chłodzenia cieczą. Chińska firma zarejestrowała projekt, w którym moduły baterii są bezpośrednio otoczone cieczą chłodzącą, podczas gdy elektronika znajduje się w izolowanej strefie suchej.

Jest to wniosek o patent dotyczący systemu przechowywania stacjonarnego, ale jest interesujący, ponieważ pokazuje, jak daleko można zajść w poszukiwaniu rozwiązań umożliwiających kontrolę temperatury baterii oraz jednoczesne kontrolowanie jednego z głównych problemów tej technologii: szczelności.

Zapytanie zostało opublikowane w Chinach na początku tego miesiąca, października. Dokument opisuje szafkę podzieloną na dwa oddzielne komory – jedną przeznaczoną na elementy elektryczne, a drugą, w której znajdują się moduły baterii w bezpośrednim kontakcie z płynem chłodniczym.

BYD posuwa chłodzenie przez zanurzanie o krok dalej

Większość obecnych systemów chłodzenia cieczowego nie umożliwia bezpośredniego kontaktu chłodziwa z komórkami. Ciecz krąży po obwodach i metalowych płytkach znajdujących się obok modułów, dzięki czemu ciepło wytwarzane przez baterię jest najpierw przekazywane na te powierzchnie, a dopiero potem na chłodziwo. Jest to rozwiązanie, które pozwala dość precyzyjnie kontrolować temperaturę bez wprowadzania cieczy do wnętrza obszaru, w którym znajdują się połączenia elektryczne.

Patent BYD proponuje inne rozwiązanie. Moduły baterii znajdowałyby się bezpośrednio zanurzone w nieprzewodzącym medium chłodniczym, dzięki czemu ciecz byłaby w kontakcie z nimi i mogłaby odprowadzać ciepło w bardziej bezpośredni sposób. Sam dokument patentowy wyjaśnia, że system wykorzystuje medium chłodnicze, które ma bezpośredni kontakt z modułem baterii.

Oczywistą zaletą jest skrócenie drogi, którą musi przebyć ciepło, zanim dotrze do chłodziwa. Jednak to rozwiązanie stwarza kolejny problem: jeśli baterie są otoczone cieczą, trzeba zapewnić, że nie dotrze ona do połączeń elektrycznych, układów sterujących ani na zewnątrz obudowy.

I właśnie w tym tkwi jeden z najciekawszych elementów propozycji BYD. Firma nie ogranicza się do umieszczenia baterii w pojemniku wypełnionym płynem, lecz proponuje fizyczne oddzielenie strefy wilgotnej od suchej, aby chronić komponenty elektryczne.

Pojemnik dzieli się na dwie komory. W dolnej znajdują się moduły baterii otoczone medium chłodniczym, natomiast w górnej umieszczone są komponenty elektryczne. Połączenia między tymi dwiema strefami muszą przechodzić przez tę granicę, nie tworząc punktu słabego, przez który mógłby uciec płyn.

Rozwiązanie proponowane polega na przeniesieniu kabli od kamery, w której znajdują się zanurzone moduły, do suchej kamery przez górną część strefy cieczy. W ten sposób punkt, z którego wychodzą połączenia, znajduje się z dala od dolnej części zbiornika, co zmniejsza ryzyko jego bezpośredniego narażenia na ciecz. Patent wskazuje dokładnie, że taka konfiguracja ma na celu zmniejszenie ryzyka wycieków oraz poprawę szczelności połączeń.

Lokalizacja ma również znaczenie z punktu widzenia ciśnienia. Im większa jest głębokość cieczy, tym większe jest ciśnienie wywierane na ściany i elementy uszczelniające. Dlatego umieszczenie połączeń w wyższej pozycji pozwala zmniejszyć obciążenie strefy uszczelniającej.

Koncepcja ta jest szczególnie interesująca, ponieważ rozwiązuje problem, który pojawia się właśnie wtedy, gdy stosuje się chłodzenie zanurzeniowe. Nie wystarczy użyć cieczy, która nie jest przewodnikiem prądu – trzeba również starannie zaprojektować pojemnik, uszczelki oraz wszystkie obszary, przez które muszą przechodzić kable i połączenia.

BYD już wykorzystuje zaawansowane systemy zarządzania temperaturą w swoich obecnych produktach, choć architektura tej patenty jest inna. Firma stosuje swoją technologię Blade Battery w systemach magazynowania oraz w swoich samochodach elektrycznych, podczas gdy inni producenci, tacy jak CATL, również korzystają z różnych rozwiązań chłodzenia cieczą w celu kontrolowania temperatury swoich baterii.

W konwencjonalnych systemach chłodziwo pozostaje w doskonale określonym obwodzie i nie ma bezpośredniego kontaktu z komórkami. Propozycja przedstawiona w CN 122868832 A zmienia właśnie tę relację: medium chłodzące otacza bezpośrednio moduły baterii, podczas gdy elementy elektroniczne znajdują się w oddzielnym pomieszczeniu.

Dokument BYD obejmuje również różne komponenty w strefie suchej, w tym elementy elektroniczne oraz systemy związane z chłodzeniem. Wszystko to jest zintegrowane w szafie, która może stanowić część instalacji do przechowywania energii.